结构设计的七个比值

结构设计的七个比值 慢慢摸索的结构设计经验 高层结构需要控制的几个比值：轴压比、周期比、剪重比、刚度比、位移比、刚重比、层间 受剪承载力之比 1.轴压比 轴压比主要是控制结构的延性，具体要求见抗规 6.3.6和 6.4.5，高规 6.4.2和 7.2.14。 轴压比过大则结构的延性要求无法保证，此时应加大截面面积或提高混凝土强度；轴压比过 小，则结构的经济性不好，此时应减小截面面积。 PKPM中的查看方法： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 2.周期比 周期比控制的是结构侧向刚度与扭转刚度之间的相对关系，它的目的是使抗侧力构件的平面 布置更合理，使结构不致于出现过大的扭转效应。一句话，周期比不是要求结构足够结实， 而是要求结构承载布置合理，具体要求见高规 4.3.5。刚度越大，周期越小。 抗侧力构件对结构扭转刚度的贡献与其距结构刚心的距离成正比，意思是结构外围的抗侧力 构件对结构的扭转刚度贡献最大。 结构的第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现在第三振型及以后。 当第一振型为扭转时，说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴的侧移刚度过小，此时应沿两 个主轴适当加强结构外围的刚度，或沿两个主轴适当削弱结构内部的刚度。 当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴的侧移刚度相差较大，结构的扭转刚度相对于其 中一主轴（第一振型转角方向）的侧移刚度是合理的，但对于另一主轴（第三振型转角方向） 的侧移刚度过小，此时应适当削弱结构内部沿第三振型转角方向的刚度或适当加强结构外围 （主要是沿第一振型转角方向）的刚度。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PKPM中的查看方法： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 3.位移比 位移比是指采用刚性楼板假定下，端部最大位移（层间位移）与两端位移（层间位移）平均 值的比， 位移比的大小反映了结构的扭转效应，同周期比的概念一样都是为了控制建筑的 扭转效应提出的控制。见抗规 3.4.3，高规 4.3.5。 位移比不满足时只能经过人工调整结构平面布置,减小结构刚心与形心的偏心距。调整方法 如下: (1)由于位移比是在刚性楼板假定下计算的,最大位移比往往出如今结构的四角部位,因此应 留意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度;同时在设计中,应在结构措施上对楼板的刚 度予以保证。 (2)应用顺序的节点搜索功用在 SATWE的“剖析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编 号简图”中快速找到位移最大的节点,增强该节点对应的墙、柱等构件的刚度,也可找出位移最 小的节点削弱其刚度,直到位移比满足要求。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PKPM中的查看方法： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 4.剪重比 剪重比要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。具体见抗规 5.2.5，高 规 3.3.13。 前提是当“有效质量系数”大于 90%时，再考察结构的剪重比是否合适，有效质量系数与振 型数有关，如果有效质量系数不满足 90%，则可以通过增加振型数来满足。 剪重比不满足时的调整方法: 1.程序调整。在 SATWE的“调整信息”中勾选“按抗震规范 5.2.5调整各楼层地震内力” 后,SATWE按抗规 5.2.5自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代值 之和,用以调整该楼层地震剪力,以满足剪重比要求。 2.人工调整。假设还需人工干预,可按下列三种状况停止调整: PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com (1)外地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时,说明结构过柔,宜适当加大墙、柱截面,提高刚度。 (2)外地震剪力偏大而层间侧移角偏小时,说明结构过刚,宜适当减小墙、柱截面,降低刚度,以 取得适宜的经济技术目的。 (3)外地震剪力偏小而层间侧移角又恰事先,可在 SATWE的“调整信息”中的“全楼地震作用缩 小系数”中输入大于 1的系数增大地震作用,以满足剪重比要求。 PKPM中的查看方法： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 5.刚重比 刚重比主要是控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震作用下整体失稳。具体见高规 5.4.1，高规 5.4.4。 刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过分大，则说明结构的 经济技术指标较差，宜适当减小墙、柱等竖向构件的截面面积。 PKPM中的查看方法： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 6.刚度比 刚度比主要是控制结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。具体见抗规 3.4.2， 高规 4.4.2，对于形成的薄弱层则按高规 5.1.14予以加强。 刚度比不满足时的调整方法: 1.程序调整。假设某楼层刚度比的计算结果不满足要求,则 SATWE自动将该楼层定义为薄弱 层,并按高规 5.1.14将该楼层地震剪力缩小 1.15倍。 2.人工调整。假设还需要人工干预,可按以下方法调整: (1)适当降低本层层高,或适当提高上部相关楼层的层高。 (2)适当增强本层墙、柱和梁的刚度,或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度。 PKPM中的查看方法： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 7.层间受剪承载力之比 层间受剪承载力之比控制的是结构的竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄 弱层，具体见高规 4.4.3，对于形成的薄弱层应按高规 5.1.14予以加强。 层间受剪承载力比不满足时的调整方法: 1.程序调整。在 SATWE的“调整信息”中的“指定薄弱层个数”中填入该楼层层号,将该楼层强 迫定义为薄弱层,SATWE按高规 5.1.14将该楼层地震剪力放大 1.15倍。 2.人工调整。假设还需人工干预,可适当提高本层构件强度（如增大柱箍筋和墙水平散布筋、 提高混凝土强度或加大截面）以提高本层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力,或适当降低上 部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PKPM中的查看方法： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com